Virginia Tech mühendisleri, donmuş su disklerini herhangi bir dış kuvvet olmadan düz, oluklu bir yüzey boyunca itebilen bir “buz sapması” tasarladılar. Önceki deneyler benzer bir zorsuz olduğunu gösterdi itme ile ilgili kuru buz bir buhar tabakasında. Bununla birlikte, yeni buz sapması, zararlı olmadan benzer bir hareket üretir CO2.
Virginia Tech ekibi, yaklaşımlarının gelişimine yol açabileceğini öne sürüyor. enerji üretimi cihazlar veya mikro taşıma sistemleri ve potansiyel olarak benzersiz buzlanma yaklaşımlar.
Bir e -postayla BilgilendirmeVirginia Tech’in Makine Mühendisliği Okulu’ndan Doçent Jonathan Boreyko, sürecin ‘Laplace Baskısı’ olarak bilinen bilimsel bir konsepte dayandığını açıkladı. Sonuç olarak, “Buna ‘Laplace Sapası diyoruz.” Dedi.
Profesör, “Genel izleyici için basit bir ‘buz sapması’ yeterli olacak” dedi.
Araştırma ekibinin bulgularını detaylandıran araştırmaya göre, bilim adamları daha önce aşırı ısıtılmış bir yüzeyde biriken su damlacıklarının nasıl olduğunu tanımlamıştı. Kendi buharlarının yastığı üzerinde havaya kaldırın. Ekip, önceki birkaç çalışmanın bu ‘Leidenfrost’ damlacıklarının “asimetrik testere dişi yapılarında kendi kendini tanıtabileceğini” gösterdiğini yazıyor. Ayrıca, dondurulmuş CO2’yi eriten kuru buz süblimasyonunun sert blokları ile benzer davranışların gözlemlendiğini de not ederler.
Etki, bir yüzeye oyulmuş V şeklinde, balıksırtı oluk desenleri dahil olmak üzere “alternatif geometriler” kullanılarak elde edilmiştir. Süper ısıtılmış yüzeylerden farklı olarak, bu “LeidenFrost mandalları”, bu basit geometrik desenlerin eklenmesiyle, ekibin “üretim ve modelleme kolaylığı nedeniyle özellikle avantajlı” olarak tanımladığı bir fayda sağlayarak kendini tanıtabilir.
Yüzey geometrisi nedeniyle buz hareketi hakkında ayrıntılı bilimsel veri eksikliği olsa da, ekip yarış plazının gizemini vurguluyor Ölüm Vadisikayalar uzun zamandır çöl boyunca gizemli bir şekilde kendi başlarına hareket ettikleri görülüyor.
Bu fenomeni açıklamak için daha önce birkaç teori önerilmiştir. Bununla birlikte, ekip 2014 yılında yakalanan video kanıtlarının bilimsel analizle birleştiğinde, kayaların, çölün sert yüzeyine sızmaya direnen ve “∼10−100 m” mesafeleri boyunca dakikada 2 ila 5 metre hızlarda taşınan son derece ince buz tabakaları üzerinde yükseltildiğini gösterdi.
Bazı kayaların konserde hareket etmesine tanık oldukları ve “yarış pisti” takma adıyla sonuçlandığı bildirildi. Yine de, bu hareketin çoğu yüzen kayalar çöl yüzeyine iten rüzgarlara atfedilir.
Bu örneklerden esinlenerek, Ph.D. Öğrenci Jack Tapocik, Boreyko’nun doğadan esinlenen sıvılar ve arayüzler laboratuarında çalışan, oluklu bir yüzeye yerleştirilen buz tabakalarının rüzgar da dahil olmak üzere herhangi bir dış kuvvet olmadan kendi kendini tanıtabileceğini test etti.
Bir buz sapması test etmek
Çalışmanın “kontrol” test örneği, buz disklerinin, kazınmış kalıplar olmadan düz bir yüzeye yerleştirilmesini içeriyordu. Boreyko söyledi Bilgilendirmeekip buz disklerini özelliksiz, pürüzsüz bir yüzeye koyduğunda, “Artık herhangi bir yönlülük yoktu.” Yarış plazının kayaları rüzgar destekli harekete geçebileceği yerlerde, laboratuvar buz diskleri eriyen buzlarında yüzdü, ancak belirli bir yönde hareket etmedi.
Daha sonra, ekip bir balıksırtı deseninde 0.25 mm veya 0.5 mm derinliğinde oluklarla bir test yüzeyi kazındı. Boreyko, test yatağının yüzey geometrisini değiştirmek için pahalı lazerler veya diğer özel ekipman gerektiren bazı gelişmiş malzeme uygulamalarının aksine Bilgilendirme Süreci nispeten basit ve ucuzdu.
“Bir makine atölyesinde sadece temel freze yapıldı, süslü bir şey yok!” dedi.
Ekip kazınmış alüminyum yüzeylerine buz diskleri yerleştirdiğinde, altlarında oluşan eriyik suyu yüzey kanalları boyunca kılavuzlar gibi tek tip bir yönde aktı. Tapocik’e göre, bu yönlü eriyik su akışı “buz diski ile birlikte taşıdı.”
Deneysel bilim adamı, “İyi bir benzetme, bir nehirde borular, yön kanalları yerçekimi yerine akışa neden oluyor” dedi.
Hareket, kendi buharlarında hareket eden LeidenFrost damlacıklarına benzer olduğu için Boreyko Bilgilendirme yivli yüzeye “” buz mandal “denilebilir”
Kazınmış alüminumu süperhidrofobik bir kaplama ile tedavi ederlerse ne olacağını merak eden ekip, ek bir dizi deney gerçekleştirdi. Ekip, kaplamanın buz tedavisinin hızını hızlandıracağından şüphelenmesine rağmen, deneyler beklenmedik bir sonuç verdi.
https://www.youtube.com/watch?v=o-7w-m0nu1a
Birincisi, hidrofobik kaplama, buz diskinin altındaki eriyik suyunun tedavi edilmemiş yüzeyden daha hızlı hareket etmesine neden olduğu için, diskler başlangıçta yerinde tutuldu. Bununla birlikte, ekip, eriyik suyunun buz diskinin önünde büyük bir su birikintisi üretmesi için yeterli zaman geçtikten sonra, daha önce yerleşik Leidenfrost mandalı ile karşılaştırılabilir bir hızda Laplace basıncında ortaya çıkan fark “aniden buzu yüzey boyunca saptırıyor”. Buz disklerinin işlenmiş ve kazınmış bir yüzeydeki bu ‘duraklatma ve serbest bırakılması’ sonucunda, Virginia Tech araştırmacıları cihazı buz sapması olarak adlandırdı.
“Altta yatan eriyik suyunun akışını düzelterek, dış bir kuvvete (yani rüzgar akışı yok) başvurmadan katının kendi kendine uygulanmasını sağlıyoruz” diye açıkladılar.
Teknolojik uygulamalar
Buz sapı altında yatan teknolojinin potansiyel uygulamaları sorulduğunda, Boreyko Bilgilendirme Bu enerji üretim cihazlarının teorik olarak, az miktarda elektrik sağlamak için küçük ama ölçülebilir kuvvete girebileceği.
Profesör, “Dairesel bir hareketle buharında kendi kendine sunulan kuru buzun (CO2) bağlı bir türbini çevirerek enerji üretebileceğini zaten biliyoruz” dedi. “Aynı akıl yürütme ile, buz gibi kendi kendine tahrikli erime cisimleriyle enerji üretebiliriz.”
Boreyko ayrıca böyle bir teorik sistemin “pahalı ve toksik” CO2’nin H20 ile yerini alarak potansiyel uygulamalarını genişleteceğini belirtti. Araştırmacı, Laplace Basınç Buz Slingshot konseptine dayanan bir enerji jeneratörünün dönüş hızının CO2 tabanlı cihazlardan daha küçük olacağını kabul etti. Bununla birlikte, keşfin diğer potansiyel faydalarını da vurguladı.
Boreyko, “Kısacası, teknolojimizin kuru buzdan daha az enerji de olsa daha ucuz bir enerji üretme aracı olabileceğini umuyoruz” dedi.
Buz sapı teknolojisinin potansiyel olarak anında, düşük maliyetli bir uygulaması, uçak kanatları, pencereler ve binalar gibi yüzeylerin çekilmesini içerir. Fikri test etmek için Boreyko Bilgilendirme Ekibi, Laplace basıncının kısmen eriydikten sonra “yüzeyden sapan (IT)” olup olamayacağını görmek için süper hidrofobik oluklarında donmayı “büyütmek” istiyor.
“Bu işe yararsa, çözülmenin hızını ve enerji verimliliğini önemli ölçüde artıracaktır” dedi.
Çalışma “Halkaları üzerinde kendi kendine tahrikli buz” ACS Uygulamalı Malzemeler ve Arayüzler.
Christopher Plain, Debrief’te bir bilim kurgu ve fantezi romancı ve baş bilimi yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kur X– Kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan ona e -posta gönderin [email protected].
